[發(fā)明專利]一種基于保偏啁啾光纖光柵的TDS系統(tǒng)色散管理裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010692175.9
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111650801A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永利;朱新勇;郭永玲;王玉建;張朝惠;張磊;管玉超;初文怡;劉虎
• 申請（專利權(quán)）人: 青島青源峰達(dá)太赫茲科技有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/365
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

本發(fā)明公開了一種基于保偏啁啾光纖光柵的TDS系統(tǒng)色散管理裝置及方法，將第一色散管理單元置于發(fā)射端光纖傳導(dǎo)光路上，第二色散管理單元置于探測端光纖傳導(dǎo)光路上，第一色散管理單元和第二色散管理單元包括保偏啁啾光纖光柵和溫度控制模塊，溫度控制模塊用于保偏啁啾光纖光柵溫度的控制和測量，通過信號發(fā)生和采集處理單元與上位機(jī)連接；信號發(fā)生和采集處理單元用于將檢測的實(shí)時(shí)溫度發(fā)送到上位機(jī)；上位機(jī)將接收的實(shí)時(shí)溫度與“溫度?脈沖寬度”的查找表進(jìn)行對照，進(jìn)行溫度調(diào)控，直至反饋的實(shí)時(shí)溫度達(dá)到最窄脈沖寬度對應(yīng)的溫度，停止。提出了基于啁啾光纖光柵的色散管理方法，實(shí)現(xiàn)了色散的在線管理，使TDS系統(tǒng)具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于太赫茲光譜和成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于保偏啁啾光纖光柵的TDS系統(tǒng)色散管理裝置及方法。

背景技術(shù)：

基于光電導(dǎo)天線的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)(簡稱TDS)是當(dāng)前最為成熟的太赫茲光譜產(chǎn)品。其基本原理為：光纖飛秒激光器發(fā)出兩束飛秒激光，一束作為泵浦光，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦怆妼?dǎo)發(fā)射天線上，在偏置電壓的作用下產(chǎn)生寬帶太赫茲波，該太赫茲波經(jīng)透射或反射等方式攜帶測試樣品的信息進(jìn)入太赫茲探測天線(即發(fā)射光路)；另一束作為探測光，經(jīng)過光學(xué)延遲線，進(jìn)入太赫茲探測天線(即探測光路)；攜帶樣品信息的太赫茲波與探測光相遇，被太赫茲探測天線所接收，通過波譜分析技術(shù)對樣品進(jìn)行定量和定性識別。

太赫茲波的脈寬越窄，太赫茲波的頻譜寬度越寬，其攜帶的樣品信息就越豐富。光纖耦合的TDS系統(tǒng)，飛秒激光器在輸出前先做脈寬的預(yù)啁啾，以與外部傳導(dǎo)光纖長度進(jìn)行匹配。保偏光纖在1550nm處于負(fù)色散區(qū)，色散值約為20ps/km·nm，色散會引起脈沖展寬，經(jīng)過一定長度的展寬后，可以完全抵消由激光器引入的正色散，從而將脈沖寬度壓縮到最小值，即保偏光纖起到脈寬壓縮器的作用。

與此同時(shí)，為使太赫茲波與探測脈沖光在探測天線相遇，需要嚴(yán)格控制發(fā)射光路與探測光路的光纖長度差，由于自由光路部分的存在，為兼顧兩路脈沖均處于接近最窄脈沖寬度的光纖長度，一般發(fā)射光路光纖要比最佳長度(對應(yīng)最短脈沖)短一些，探測光路光纖要比最佳長度長一些，這就導(dǎo)致兩路均無法達(dá)到最小的脈沖寬度，不利于獲得最窄的太赫茲信號，進(jìn)而對應(yīng)的頻譜寬度不足，攜帶的樣品信息受限，從而影響整個(gè)太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種基于保偏啁啾光纖光柵的TDS系統(tǒng)色散管理裝置及方法，解決由光纖進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膹?fù)雜度高和無法保證兩路光脈沖同時(shí)達(dá)到最小值的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的一種基于保偏啁啾光纖光柵的TDS系統(tǒng)色散管理裝置，包括第一色散管理單元和第二色散管理單元，第一色散管理單元置于飛秒激光器與太赫茲發(fā)射天線之間的發(fā)射端光纖傳導(dǎo)光路上，第二色散管理單元置于飛秒激光器與太赫茲探測天線之間的探測端光纖傳導(dǎo)光路上，所述第一色散管理單元和第二色散管理單元包括保偏啁啾光纖光柵和溫度控制模塊，溫度控制模塊用于保偏啁啾光纖光柵溫度的控制和測量，溫度控制模塊通過信號發(fā)生和采集處理單元與上位機(jī)連接，將檢測的第一色散管理單元實(shí)時(shí)溫度和第二色散管理單元實(shí)時(shí)溫度發(fā)送到上位機(jī)，上位機(jī)將接收的實(shí)時(shí)溫度與“溫度-脈沖寬度”的查找表進(jìn)行對照，如果實(shí)時(shí)溫度與查找表中的最窄脈沖寬度對應(yīng)的溫度相匹配，則不作處理，如果實(shí)時(shí)溫度與查找表中的最窄脈沖寬度對應(yīng)的溫度不匹配，向?qū)?yīng)的溫度控制模塊發(fā)送溫度調(diào)節(jié)指令，對應(yīng)的溫度控制模塊進(jìn)行溫度調(diào)控，直至反饋的實(shí)時(shí)溫度達(dá)到最窄脈沖寬度對應(yīng)的溫度，停止。

優(yōu)選地，第一色散管理單元靠近太赫茲發(fā)射天線前端，第二色散管理單元靠近太赫茲探測天線前端。